а - Планка, які приводили до розподілу Больцмана на основі механічних (у термінології Ейнштейна - субстатістіческіх) міркувань. Таким чином, завдяки даним теоріям і описаного вище експерименту науки про рух (механіка) і про теплоту (термодинаміка) були остаточно пов'язані на мікроскопічному рівні.
.3 Експерименти Е. Резерфорда з розсіювання альфа-частинок на атомах важких елементів
Серія експериментів Резерфорда, по суті справи, підтвердила його планетарну модель атома, а також пролила трохи світла на природу ядерних сил. У цих експериментах досліджувався розсіювання альфа-частинок на атомах золота. Альфа-частинка являє собою ядро ??атома гелію, складається з двох протонів і двох нейтронів, але головне - ця частинка народжується в радіоактивному розпаді багатьох нестабільних ядер і володіє дуже високою енергією, порядку декількох МеВ.
У дослідах Резерфорда (рис. 3) досліджувався розсіювання на фользі Ф із золота, міді, срібла та інших важких елементів.
Частинки народжувалися при розпаді ядер радіоактивної речовини в свинцевому контейнері (ліворуч внизу). Розсіяні частинок бомбардували екран Е із сірчистого цинку, викликаючи в ньому світлові спалахи (сцинтиляції), які можна було спостерігати оком через мікроскоп. Виявилося, що частки відхиляються на всі кути від 00 до 1800, однак, мала, але суттєва частина часток відхиляється на кути, близькі до 1800 (розсіюється тому). Останнє говорило, що є центр, який здатний відштовхнути навіть частинку з практично релятивістської енергією. Згодом даний центр був ототожнений з яром атом, але сам результат виявився спочатку несподіваним.
Справа в тому, що до моменту проведення експерименту в науці панувала модель атома Джозефа Джона Томсона (1903), згідно якої точкові електрони плавають в желеподібному хмарі розподіленого позитивного заряду (рис. 4).
Електрони саме плавали, дрейфували всередині цього «желе», а не рухалися з субсвітлові швидкостями. Така модель володіла безперечною перевагою в порівнянні зі змінила її моделлю Резерфорда: атом Томсона був стійкий, оскільки електрони не брали участь в прискореному русі. У такий рух вони приходили тільки у випадку, якщо атом поляризували, змістивши центр негативного заряду щодо центру позитивного хмари. Більш того, той факт, що електрони є складовими атома, показав у своїх експериментах по вимірюванню маси і заряду електрона сам Томсон.
Модель Томсона, однак, ніяк не узгоджувався з результатами експериментів Резерфорда.
Для атомів золота атомний номер, а ефективний радіус позитивного хмари в моделі Томсона дорівнює радіусу атома,.
Експерименти ж Резерфорда говорили про те, що радіус позитивного заряду має порядок.
Однак якщо ядро ??настільки мало в розмірі, що ж утримує електрони від падіння на нього? Відповідь у рамках класичної фізики напрошується сам собою: відцентрова сила. Іншими словами, електрони повинні достатньо швидко рухатися по орбітах навколо ядра, щоб підтримувати розмір атома, на чотири-п'ять порядків величини перевищує розміри ядра. Дана модель атома була запропонована Резерфордом в 1911 році і тепер називається планетарної з очевидної аналогії з Сонячною системою. Проте, як показують обчислення, швидкість і прискорення електрона на орбіті виявляються такими великими, що останній зобов'язаний випромінювати електромагнітні хвилі. У результаті ці хвилі несуть частину кінетичної е...
